JP2003174214A - Magnetoresistive effect film, its manufacturing method and storage device using the same - Google Patents

Magnetoresistive effect film, its manufacturing method and storage device using the same

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JP2003174214A JP2001369769A JP2001369769A JP2003174214A JP 2003174214 A JP2003174214 A JP 2003174214A JP 2001369769 A JP2001369769 A JP 2001369769A JP 2001369769 A JP2001369769 A JP 2001369769A JP 2003174214 A JP2003174214 A JP 2003174214A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the phenomenon that the magnitude of an external magnetic field necessary for magnetization inversion is different depending on magnetization inversion direction, in a magnetoresistive effect film using magnetic material showing vertical magnetization. <P>SOLUTION: A first magnetic material 111 exhibiting vertical magnetization, a nonmagnetic conductor film 114, a second magnetic material 112 exhibiting vertical magnetization, a nonmagnetic dielectrics film 115 and a third magnetic material 113 exhibiting vertical magnetization are stacked in this order. Magnetization of the first magnetic material 111 and magnetization of the third magnetic material 113 are anti-parallel with one another. The second magnetic material 112 has a relatively small magnetization inversion magnetic field as compared with the first magnetic material 111 and the third magnetic material 113. The direction of a static magnetic coupling force which is applied from the first magnetic material 111 to the second magnetic material 112 is reverse to the direction of a static magnetic coupling force which is applied from the third magnetic material 113 to the second magnetic material 112, and magnitude of the static magnetic coupling forces are almost equal. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、垂直磁化を示す磁
性体を用いた磁気抵抗効果膜に関し、特に、磁化反転に
要する外部印加磁界の大きさが磁化反転方向によって異
なる現象が軽減された磁気抵抗効果膜とこのような磁気
抵抗効果膜を用いたメモリとに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a magnetoresistive effect film using a magnetic material exhibiting perpendicular magnetization, and more particularly to a magnetic resistance reduction phenomenon in which the magnitude of an externally applied magnetic field required for magnetization reversal varies depending on the magnetization reversal direction. The present invention relates to a resistance effect film and a memory using such a magnetoresistive film.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、固体メモリである半導体メモリ
は、情報機器に多く用いられており、DRAM(ダイナ
ミック・ランダム・アクセス・メモリ)、FeRAM
(強誘電体ランダム・アクセス・メモリ)、フラッシュ
EEPROM(電気的消去可能プログラマブル読み出し
専用メモリ)など、その種類も様々である。これら半導
体メモリの特性は一長一短であり、現在の情報機器にお
いて要求される仕様のすべてを満たすメモリは存在しな
い。例えば、DRAMは、記録密度が高く書き換え可能
回数も多いが、揮発性であり電源を切るとその保持して
いる情報は消えてしまう。一方、フラッシュEEPRO
Mは、不揮発性ではあるが、情報の消去に要する時間が
長く、情報の高速処理には不向きである。
2. Description of the Related Art In recent years, a semiconductor memory, which is a solid-state memory, has been widely used in information equipment, such as DRAM (dynamic random access memory) and FeRAM.
There are various types such as (ferroelectric random access memory) and flash EEPROM (electrically erasable programmable read only memory). The characteristics of these semiconductor memories have advantages and disadvantages, and there is no memory satisfying all the specifications required in the current information equipment. For example, a DRAM has a high recording density and a large number of rewritable times, but it is volatile and the stored information is lost when the power is turned off. On the other hand, flash EEPRO
Although M is non-volatile, it takes a long time to erase information and is not suitable for high-speed information processing.

【0003】上記のような半導体メモリの現状に対し
て、磁気抵抗効果を用いたメモリ(MRAM;磁気ラン
ダム・アクセス・メモリ)は、不揮発性であって、書き
込み時間、読み出し時間、記録密度、書き換え可能回
数、消費電力などの点において、多くの情報機器から求
められる仕様をすべて満たすメモリとして有望である。
特にスピン依存トンネル磁気抵抗(TMR;Tunnel Mag
neto-Resistance)効果を利用したMRAMは、大きな
読み出し信号が得られることから、高記録密度化あるい
は高速読み出しに有利であり、近年の研究報告において
MRAMとしての実現性が実証されている。
In contrast to the current state of the semiconductor memory as described above, a memory (MRAM; magnetic random access memory) using the magnetoresistive effect is non-volatile, and has a writing time, a reading time, a recording density, and a rewriting. It is promising as a memory that satisfies all the specifications required by many information devices in terms of the number of possible times and power consumption.
In particular, spin-dependent tunnel magnetoresistance (TMR; Tunnel Mag)
The MRAM utilizing the neto-Resistance) effect is advantageous for high recording density or high-speed reading because a large read signal can be obtained, and its feasibility as an MRAM has been proved in recent research reports.

【0004】MRAMの素子として用いられる磁気抵抗
効果膜の基本構成は、非磁性層を介してその両側に磁性
層が隣接して形成されたサンドイッチ構造である。非磁
性層として良く用いられる材料として、CuやAl23
が挙げられる。磁気抵抗効果膜において非磁性層にCu
などのような導体を用いたものを巨大磁気抵抗効果(G
MR;Giant Magneto-Resistance)膜といい、Al23
などの絶縁体を用いたものをスピン依存トンネル磁気抵
抗効果(TMR)膜という。一般に、TMR膜は、GM
R膜に比べて大きな磁気抵抗効果を示す。
The basic structure of a magnetoresistive effect film used as an element of an MRAM is a sandwich structure in which a magnetic layer is formed adjacent to both sides of a nonmagnetic layer. As a material often used for the non-magnetic layer, Cu or Al 2 O 3 is used.
Is mentioned. Cu in the non-magnetic layer in the magnetoresistive film
The one using a conductor such as a giant magnetoresistive effect (G
MR; Giant Magneto-Resistance) film, Al 2 O 3
The one using an insulator such as is called a spin-dependent tunnel magnetoresistive (TMR) film. Generally, the TMR film is GM
It exhibits a larger magnetoresistive effect than the R film.

【0005】図12(a),(b)は、非磁性層を介し
て面内磁化膜である2つの磁性層が積層した構成を有す
る磁気抵抗効果膜を示しており、各磁性層での磁化の方
向が矢印で示されている。図12(a)に示すように2
つの磁性層の磁化方向が平行であると、磁気抵抗効果膜
の電気抵抗(一方の磁性層と他方の磁性層の間の電気抵
抗)は相対的に小さく、図12(b)に示すように磁化
方向が反平行であると、電気抵抗は相対的に大きくな
る。したがって、上記の性質を利用することで、情報の
読み出しが可能である。例えば非磁性層12の図示上部
に位置する磁性層13をメモリ層、下部に位置する磁性
層11を検出層とし、メモリ層(磁性層13)の磁化方
向が右向きの場合を『1』、左向きの場合を『0』とす
る。
12A and 12B show a magnetoresistive film having a structure in which two magnetic layers, which are in-plane magnetized films, are laminated with a nonmagnetic layer interposed therebetween. The direction of magnetization is indicated by the arrow. 2 as shown in FIG.
When the magnetization directions of the two magnetic layers are parallel, the electric resistance of the magnetoresistive film (electric resistance between one magnetic layer and the other magnetic layer) is relatively small, as shown in FIG. When the magnetization directions are antiparallel, the electric resistance becomes relatively large. Therefore, it is possible to read information by utilizing the above properties. For example, when the magnetic layer 13 located above the non-magnetic layer 12 is a memory layer and the magnetic layer 11 located below is a detection layer, "1" is set when the magnetization direction of the memory layer (magnetic layer 13) is rightward, and leftward In case of, it is set to "0".

【0006】図13(a)に示すように両磁性層11,
13の磁化方向がともに図示右向きの場合、磁気抵抗効
果膜の電気抵抗は相対的に小さく、図13(b)に示す
ように検出層11の磁化方向が図示右向きでかつメモリ
層13の磁化方向が図示左向きであると電気抵抗は相対
的に大きい。同様に、図13(c)に示すように検出層
11の磁化方向が左向きでかつメモリ層13の磁化方向
が右向きであると電気抵抗は相対的に大きく、図13
(d)に示すように両磁性層11,13の磁化方向が左
向きの場合には電気抵抗は相対的に小さい。つまり、検
出層11の磁化方向が右向きに固定されている場合であ
れば、電気抵抗が相対的に大きければ、メモリ層13に
は『0』が記録されていることになり、電気抵抗が相対
的に小さければ、『1』が記録されていることになる。
あるいは、検出層11の磁化方向が左向きに固定されて
いる場合であれば、電気抵抗が相対的に大きければ、メ
モリ層13には『1』が記録されていることになり、電
気抵抗が相対的に小さければ、『0』が記録されている
ことになる。
As shown in FIG. 13A, both magnetic layers 11,
When the magnetization directions of 13 are both rightward in the drawing, the electric resistance of the magnetoresistive film is relatively small, and the magnetization direction of the detection layer 11 is rightward in the drawing and the magnetization direction of the memory layer 13 as shown in FIG. 13B. However, if it is facing left in the figure, the electric resistance is relatively large. Similarly, as shown in FIG. 13C, when the magnetization direction of the detection layer 11 is leftward and the magnetization direction of the memory layer 13 is rightward, the electric resistance is relatively large, and FIG.
As shown in (d), when the magnetization directions of both magnetic layers 11 and 13 are leftward, the electric resistance is relatively small. That is, when the magnetization direction of the detection layer 11 is fixed to the right, if the electric resistance is relatively large, “0” is recorded in the memory layer 13, and the electric resistance is relatively large. If it is small, "1" is recorded.
Alternatively, when the magnetization direction of the detection layer 11 is fixed to the left, if the electric resistance is relatively large, “1” is recorded in the memory layer 13, and the electric resistance is relatively large. If it is small, "0" is recorded.

【0007】そこで、検出層11の保磁力が相対的に大
きくメモリ層13の保磁力が相対的に小さくなるように
各磁性層11,13の組成を選択し、検出層11を一方
向に磁化した上で、検出層11の磁化反転が起こらない
程度の磁化をメモリ層13に加えてメモリ層13の磁化
の方向を変化させることにより、磁気抵抗効果膜に情報
を記録することが可能になり、また、磁気抵抗効果膜の
電気抵抗を検出することによって、記録された情報を読
み出しを行なえることになる。
Therefore, the composition of each magnetic layer 11, 13 is selected so that the coercive force of the detection layer 11 is relatively large and the coercive force of the memory layer 13 is relatively small, and the detection layer 11 is magnetized in one direction. Then, by adding magnetization to the memory layer 13 to the extent that magnetization reversal of the detection layer 11 does not occur and changing the direction of magnetization of the memory layer 13, it becomes possible to record information on the magnetoresistive film. Also, the recorded information can be read by detecting the electric resistance of the magnetoresistive film.

【0008】MRAMの記録密度を高くするために磁気
抵抗効果膜の素子サイズを小さくしていくと、磁性層と
して面内磁化膜を使用したMRAMでは、反磁界あるい
は素子端面の磁化のカーリングといった影響から、情報
を保持できなくなるという問題が生じる。この問題を回
避するためには、例えば磁性層の形状を長方形にするこ
とが挙げられるが、この方法では素子サイズが小さくで
きないために記録密度の向上があまり期待できない。
When the element size of the magnetoresistive effect film is reduced in order to increase the recording density of the MRAM, in the MRAM using the in-plane magnetized film as the magnetic layer, there is an influence such as demagnetizing field or curling of the magnetization of the element end face. Therefore, there arises a problem that information cannot be held. In order to avoid this problem, for example, the shape of the magnetic layer may be rectangular. However, this method cannot reduce the element size, and therefore the improvement in recording density cannot be expected so much.

【0009】そこで、本出願人は、既に、例えば特開平
11−213650号公報で述べているように、垂直磁
化膜を用いることにより上記問題を回避しようとするこ
とを提案した。垂直磁化膜を利用した場合には、素子サ
イズが小さくなっても反磁界は増加しないので、面内磁
化膜を用いたMRAMよりも小さなサイズの磁気抵抗効
果膜が実現可能である。
Therefore, the present applicant has already proposed to avoid the above problem by using a perpendicular magnetization film, as described in, for example, Japanese Unexamined Patent Publication No. 11-213650. When the perpendicular magnetization film is used, the demagnetizing field does not increase even when the element size is reduced, so that a magnetoresistive effect film having a smaller size than the MRAM using the in-plane magnetization film can be realized.

【0010】垂直磁化膜を用いた磁気抵抗効果膜では、
面内磁化膜を用いた磁気抵抗効果膜と同様に、2つの磁
性層の磁化方向が平行であると磁気抵抗効果膜の電気抵
抗は相対的に小さく、磁化方向が反平行であると電気抵
抗は相対的に大きくなる。非磁性層22の上部に位置す
る磁性層23をメモリ層、下部に位置する磁性層21を
検出層とし、メモリ層23の磁化方向が上向きの場合を
『1』、下向きの場合を『0』とする。図14(a)に
示すように両磁性層21,23の磁化方向が上向きの場
合、磁気抵抗効果膜の電気抵抗は相対的に小さく、図1
4(c)に示すように検出層21の磁化方向が下向きで
かつメモリ層23の磁化方向が上向きであると電気抵抗
は相対的に大きくなる。同様に、図14(b)に示すよ
うに検出層21の磁化方向が上向きでかつメモリ層23
の磁化方向が下向きであると電気抵抗は相対的に大きく
なり、図14(d)に示すように両磁性層21,23の
磁化方向が下向きの場合には電気抵抗は相対的に小さく
なる。つまり、検出層21の磁化方向が上向きに固定さ
れている場合には、電気抵抗が相対的に大きければメモ
リ層23には『0』が記録されていることになり、電気
抵抗が相対的に小さければ『1』が記録されていること
になる。あるいは、検出層21の磁化方向が下向きに固
定されている場合であれば、電気抵抗が相対的に大きけ
ればメモリ層23には『1』が記録されていることにな
り、電気抵抗が相対的に小さければ『0』が記録されて
いることになる。
In the magnetoresistive effect film using the perpendicular magnetization film,
Similar to the magnetoresistive effect film using the in-plane magnetized film, the electric resistance of the magnetoresistive effect film is relatively small when the magnetization directions of the two magnetic layers are parallel, and the electric resistance when the magnetization directions are antiparallel. Is relatively large. The magnetic layer 23 located above the non-magnetic layer 22 is used as a memory layer, and the magnetic layer 21 located below is used as a detection layer. The magnetization direction of the memory layer 23 is "1" when the magnetization direction is upward, and "0" when the magnetization direction is downward. And As shown in FIG. 14A, when the magnetization directions of both magnetic layers 21 and 23 are upward, the electric resistance of the magnetoresistive effect film is relatively small, and FIG.
As shown in FIG. 4C, when the magnetization direction of the detection layer 21 is downward and the magnetization direction of the memory layer 23 is upward, the electric resistance becomes relatively large. Similarly, as shown in FIG. 14B, the magnetization direction of the detection layer 21 is upward and the memory layer 23 is
The electric resistance becomes relatively large when the magnetization direction is downward, and the electric resistance becomes relatively small when the magnetization directions of both magnetic layers 21 and 23 are downward as shown in FIG. That is, when the magnetization direction of the detection layer 21 is fixed upward, if the electric resistance is relatively large, "0" is recorded in the memory layer 23, and the electric resistance is relatively large. If it is smaller, "1" is recorded. Alternatively, when the magnetization direction of the detection layer 21 is fixed downward, if the electric resistance is relatively large, "1" is recorded in the memory layer 23, and the electric resistance is relatively large. If it is small, "0" is recorded.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】上述したように、磁気
抵抗効果膜は少なくとも2つの磁性体が数Åから数nm
の薄い非磁性膜を介して積層された構造を有しており、
それぞれの磁性体から発生する磁界により両方の磁性体
は相互に静磁結合している。例えば垂直磁化を示す磁性
体を用いた磁気抵抗効果膜では、図14の(a)の磁化
状態から(c)の状態にする場合や図14の(d)の状
態から(b)の状態にする場合のように両方の磁性体の
磁化方向を平行状態から反平行状態へするときには、メ
モリ層23から発生する磁界が検出層21の磁化反転を
妨げるように働くので、検出層21の単層のときの磁化
反転磁界よりも大きな外部印加磁界を要する。逆に、図
14の(c)の磁化状態から(a)の状態にする場合や
図14の(b)の状態から(d)の状態にする場合のよ
うに両方の磁性体の磁化方向を反平行状態から平行状態
へするときには、メモリ層23から発生する磁界が検出
層21の磁化反転を助けるように働くので、検出層21
の単層のときの磁化反転磁界よりも小さな外部印加磁界
で反転可能となる。
As described above, in the magnetoresistive effect film, at least two magnetic materials are several Å to several nm.
Has a structure that is laminated through the thin non-magnetic film of
Both magnetic bodies are magnetostatically coupled to each other by the magnetic field generated from each magnetic body. For example, in a magnetoresistive effect film using a magnetic body exhibiting perpendicular magnetization, when changing from the magnetization state of FIG. 14A to the state of FIG. 14C or from the state of FIG. 14D to the state of FIG. When the magnetization directions of both magnetic bodies are changed from the parallel state to the antiparallel state as in the case of, the magnetic field generated from the memory layer 23 acts so as to prevent the magnetization reversal of the detection layer 21. An externally applied magnetic field larger than the magnetization reversal magnetic field at that time is required. On the contrary, the magnetization directions of both magnetic bodies are changed as in the case of changing from the magnetization state of FIG. 14C to the state of FIG. 14A and from the state of FIG. 14B to the state of FIG. When the anti-parallel state is changed to the parallel state, the magnetic field generated from the memory layer 23 works to assist the magnetization reversal of the detection layer 21, and thus the detection layer 21.
Can be reversed with an externally applied magnetic field smaller than the magnetization reversal magnetic field in the case of the single layer.

【0012】MRAMに対してデータを記録する(書き
込む)手段としては、MRAMの近傍に導線を配置しこ
の導線に電流を流しその電流によって発生する磁界を利
用することが、一般的に考えられている。この構成で
は、MRAMに印加される磁界の大きさは導線を流れる
電流の大きさに比例するが、導線に流すことができる電
流密度には限界があること、また電源容量等の制約か
ら、各磁性体の磁化反転磁界はできるだけ小さいことが
好ましい。ところが上述したように、従来の磁気抵抗効
果膜の場合、磁性体の磁化方向が平行状態から反平行状
態になるときに比較的大きな磁界が必要になってしまう
という解決すべき課題がある。
As a means for recording (writing) data in the MRAM, it is generally considered that a conductor wire is arranged in the vicinity of the MRAM, a current is passed through the conductor wire, and a magnetic field generated by the current is used. There is. In this configuration, the magnitude of the magnetic field applied to the MRAM is proportional to the magnitude of the current flowing through the conductor, but there is a limit to the current density that can be passed through the conductor, and due to restrictions such as power supply capacity, each The magnetization reversal field of the magnetic material is preferably as small as possible. However, as described above, in the case of the conventional magnetoresistive effect film, there is a problem to be solved that a relatively large magnetic field is required when the magnetization directions of the magnetic bodies change from the parallel state to the antiparallel state.

【0013】本発明は、この点に鑑みてなされたもので
あって、垂直磁化を示す磁性体を用いた磁気抵抗効果膜
であって磁化反転に要する外部印加磁界の大きさが磁化
反転方向によって異なる現象が軽減された磁気抵抗効果
膜と、そのような磁気抵抗効果膜を用いたメモリとを提
供することを目的とする。
The present invention has been made in view of this point, and is a magnetoresistive effect film using a magnetic body exhibiting perpendicular magnetization, and the magnitude of an externally applied magnetic field required for magnetization reversal depends on the magnetization reversal direction. An object of the present invention is to provide a magnetoresistive effect film in which different phenomena are reduced, and a memory using such a magnetoresistive effect film.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】本発明の磁気抵抗効果膜
は、垂直磁化を示す第1の磁性体と、非磁性導体膜と、
垂直磁化を示す第2の磁性体と、非磁性誘電体膜と、垂
直磁化を示す第3の磁性体とがこの順で積層した構造を
有し、第1の磁性体の磁化と第3の磁性体の磁化とが相
互に反平行であり、第1の磁性体及び第3の磁性体に比
べ第2の磁性体は相対的に小さな磁化反転磁界を有する
ことを特徴とする。
The magnetoresistive effect film of the present invention comprises a first magnetic body exhibiting perpendicular magnetization, a nonmagnetic conductor film, and
It has a structure in which a second magnetic body exhibiting perpendicular magnetization, a non-magnetic dielectric film, and a third magnetic body exhibiting perpendicular magnetization are laminated in this order, and the magnetization of the first magnetic body and the third magnetic body are laminated. The magnetization of the magnetic material is antiparallel to each other, and the second magnetic material has a relatively small magnetization reversal magnetic field as compared with the first magnetic material and the third magnetic material.

【0015】本発明の磁気抵抗効果膜は、典型的には、
膜面垂直方向に電流を流した場合にスピントンネル効果
を示すものであって、このように構成することにより、
この磁気抵抗効果膜では、第1の磁性体が第2の磁性体
に及ぼす静磁結合力と第3の磁性体が第2の磁性体に及
ぼす静磁結合力とを調整して、第2の磁性体の磁化方向
を第1の方向から第2の方向に向けるのに要する外部印
加磁界の大きさと第2の方向から第1の方向に向けるの
に要する外部印加磁界の大きさとの差を小さくすること
ができる。
The magnetoresistive film of the present invention is typically composed of
It shows a spin tunneling effect when an electric current is passed in the direction perpendicular to the film surface.
In this magnetoresistive effect film, the magnetostatic coupling force exerted on the second magnetic body by the first magnetic body and the magnetostatic coupling force exerted on the second magnetic body by the third magnetic body are adjusted to adjust the second magnetic body. The difference between the magnitude of the externally applied magnetic field required to orient the magnetization direction of the magnetic substance from the first direction to the second direction and the magnitude of the externally applied magnetic field required to orient the magnetization direction of the second direction from the second direction. Can be made smaller.

【0016】本発明においては、第1の磁性体から第2
の磁性体に及ぼされる静磁結合力の大きさと、第3の磁
性体から第2の磁性体に及ぼされる静磁結合力の大きさ
が実質的に等しくなるようにすることが好ましい。
In the present invention, from the first magnetic body to the second magnetic body
It is preferable that the magnitude of the magnetostatic coupling force exerted on the magnetic body and the magnitude of the magnetostatic coupling force exerted on the second magnetic body from the third magnetic body are substantially equal.

【0017】また本発明においては、第1の磁性体と非
磁性導体膜との界面、第2の磁性体と非磁性導体膜との
界面、第2の磁性体と非磁性誘電体膜との界面、および
第3の磁性体と非磁性誘電体膜の界面の少なくとも1箇
所の界面にスピン分極率の大きい磁性体を形成すること
が好ましい。この場合、磁気抵抗効果膜の膜厚方向に関
して、第2の磁性体に対して対称となるように複数のス
ピン分極率の大きい磁性体が形成されるようにするとさ
らに好ましい。このようなスピン分極率の大きい磁性体
としては、例えば、FeとCoとの合金からなるものが
挙げられる。
In the present invention, the interface between the first magnetic body and the non-magnetic conductor film, the interface between the second magnetic body and the non-magnetic conductor film, and the interface between the second magnetic body and the non-magnetic dielectric film. It is preferable to form a magnetic material having a large spin polarization on at least one of the interface and the interface between the third magnetic material and the nonmagnetic dielectric film. In this case, it is more preferable to form a plurality of magnetic bodies having large spin polarizability so as to be symmetrical with respect to the second magnetic body in the film thickness direction of the magnetoresistive effect film. An example of such a magnetic substance having a large spin polarization is an alloy of Fe and Co.

【0018】本発明の磁気抵抗効果膜に置いては、第1
の磁性体と第3の磁性体とが同一の組成を有するように
してもよい。また、第1の磁性体と第3の磁性体の形状
および大きさが同じであり、かつ非磁性導体膜と非磁性
誘電体膜の膜厚が等しいようにしてもよい。
In the magnetoresistive film of the present invention, the first
The magnetic substance and the third magnetic substance may have the same composition. Further, the first magnetic body and the third magnetic body may have the same shape and size, and the nonmagnetic conductor film and the nonmagnetic dielectric film may have the same film thickness.

【0019】このような本発明の磁気抵抗効果膜におい
て、非磁性誘電体膜は、例えば、Al23から構成され
る。また、第1の磁性体、第2の磁性体および第3の磁
性体は、例えば、Gd、Dy、Tbの中から選ばれる1
種類以上の希土類金属元素とFe、Co、Niから選ば
れる1種類以上の遷移金属元素を主成分とするものであ
る。
In such a magnetoresistive film of the present invention, the nonmagnetic dielectric film is made of, for example, Al 2 O 3 . The first magnetic body, the second magnetic body, and the third magnetic body are selected from, for example, Gd, Dy, and Tb.
The main component is one or more kinds of rare earth metal elements and one or more kinds of transition metal elements selected from Fe, Co, and Ni.

【0020】本発明の磁気抵抗効果膜の製造方法は、上
述した磁気抵抗効果膜を製造する際に、一方向に磁界を
印加しながら第1の磁性体及び第3の磁性体の一方の磁
性体を形成し、さらに、この一方の磁性体を形成する際
に印加した磁界方向と反対方向に磁界を印加しながら、
第1の磁性体及び第3の磁性体の他方の磁性体を形成す
ることを特徴とする。
In the method of manufacturing a magnetoresistive effect film of the present invention, when manufacturing the above-described magnetoresistive effect film, one of the magnetic properties of the first magnetic body and the third magnetic body is applied while applying a magnetic field in one direction. While forming the body, while applying a magnetic field in the direction opposite to the magnetic field direction applied when forming the one magnetic body,
The other magnetic body of the first magnetic body and the third magnetic body is formed.

【0021】本発明のメモリは、上述した本発明の磁気
抵抗効果膜と、磁気抵抗効果膜に記録を行なう手段と、
磁気抵抗効果膜に記録された情報を読み出す手段と、を
有することを特徴とする。
The memory of the present invention comprises the above-mentioned magnetoresistive film of the present invention, and means for recording on the magnetoresistive film.
Means for reading information recorded on the magnetoresistive film.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】次に、本発明の好ましい実施の形
態について、図面を参照して説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Next, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0023】図1は、本発明の実施の一形態の磁気抵抗
効果膜の構成を示す模式断面図である。図示される磁気
抵抗効果膜は、垂直磁化膜である第1の磁性体111
と、垂直磁化膜である第2の磁性体112と、垂直磁化
膜である第3の磁性体113とがこの順で設けられ、か
つ、第1の磁性体111と第2の磁性体112との間に
非磁性であって電気伝導性を有する非磁性導体膜114
を配置し、第2の磁性体112と第3の磁性体113と
の間に非磁性の誘電体からなる非磁性誘電体膜115を
配置したものである。ここで、第1の磁性体111と第
3の磁性体113の磁化方向は、相互に反平行となって
いる。この場合、図1の(a)に示すように第1の磁性
体111の磁化が上向きで第3の磁性体113の磁化が
下向きになっていてもよいし、あるいは、図1の(b)
に示すように第1の磁性体111の磁化が下向きで第3
の磁性体113の磁化が上向きになっていてもよい。図
1においては第2の磁性体112の磁化の方向が記載さ
れていないが、第2の磁性体112の磁化の方向は、こ
の垂直磁気効果膜に書き込まれるデータに応じて図示上
向きあるいは下向きとなる。
FIG. 1 is a schematic sectional view showing the structure of a magnetoresistive effect film according to an embodiment of the present invention. The illustrated magnetoresistive film is a first magnetic body 111 that is a perpendicular magnetization film.
A second magnetic body 112 which is a perpendicular magnetization film and a third magnetic body 113 which is a perpendicular magnetization film are provided in this order, and the first magnetic body 111 and the second magnetic body 112 are provided. Non-magnetic conductor film 114 that is non-magnetic and has electrical conductivity between
And a non-magnetic dielectric film 115 made of a non-magnetic dielectric is disposed between the second magnetic body 112 and the third magnetic body 113. Here, the magnetization directions of the first magnetic body 111 and the third magnetic body 113 are antiparallel to each other. In this case, the magnetization of the first magnetic body 111 may be upward and the magnetization of the third magnetic body 113 may be downward, as shown in FIG. 1A, or FIG.
As shown in FIG.
The magnetization of the magnetic body 113 may be upward. Although the magnetization direction of the second magnetic body 112 is not shown in FIG. 1, the magnetization direction of the second magnetic body 112 is either upward or downward in the drawing depending on the data written in the perpendicular magnetic effect film. Become.

【0024】このように第1の磁性体111と第3の磁
性体113との磁化方向が反平行であるようにすると、
第1の磁性体111と第2の磁性体112との間に働く
静磁結合力に対して、第3の磁性体113と第2の磁性
体112との間に働く静磁結合力は打ち消しあう方向に
働くため、第2の磁性体112の磁化方向を上向きから
下向きに反転させる場合でも、その逆に反転させる場合
でも、同じ大きさの磁界で第2の磁性体112の磁化方
向を反転させることが可能となる。
As described above, when the magnetization directions of the first magnetic body 111 and the third magnetic body 113 are antiparallel,
The magnetostatic coupling force acting between the third magnetic body 113 and the second magnetic body 112 cancels out the magnetostatic coupling force acting between the first magnetic body 111 and the second magnetic body 112. Since they work in the same direction, the magnetization direction of the second magnetic body 112 is reversed by a magnetic field of the same magnitude when the magnetization direction of the second magnetic body 112 is reversed from upward to downward and vice versa. It becomes possible.

【0025】第1の磁性体111、第2の磁性体112
及び第3の磁性体113として用いられる垂直磁化膜と
しては、貴金属−遷移金属等の人工格子膜や、CoCr
あるいは希土類金属−遷移金属の人工格子膜や、それら
の合金が挙げられる。これらの垂直磁化膜の中で希土類
金属−遷移金属合金は、磁化曲線の角型比を1にするこ
とが容易でありかつ作成も容易であるので、垂直磁化膜
を用いた磁気抵抗効果膜のための磁性体として好まし
い。希土類金属−遷移金属合金における希土類金属とし
てはGd、Dy、Tbから選ばれる1つ以上の元素が、
遷移金属としてはCo、Fe、Niから選ばれる1つ以
上の元素が好適に用いられる。特に、小さな磁化反転磁
界が求められる第2の磁性体112に用いられる希土類
金属としては、Gdが好ましい。
The first magnetic body 111 and the second magnetic body 112
As the perpendicularly magnetized film used as the third magnetic body 113, an artificial lattice film of noble metal-transition metal, CoCr, or the like.
Alternatively, a rare earth metal-transition metal artificial lattice film or an alloy thereof may be used. Among these perpendicularly magnetized films, the rare earth metal-transition metal alloy is easy to make the squareness ratio of the magnetization curve to 1 and is easy to prepare. Is preferred as a magnetic material for As the rare earth metal in the rare earth metal-transition metal alloy, one or more elements selected from Gd, Dy and Tb,
As the transition metal, one or more elements selected from Co, Fe and Ni are preferably used. In particular, Gd is preferable as the rare earth metal used for the second magnetic body 112 that requires a small magnetization reversal magnetic field.

【0026】非磁性導体膜114にはさまざまな材料が
使用可能であり、例えば、Pt、Au、Ag、Ru、Z
n、Si、In、Sn、Pb、Ta、Ti、W、Cu、
Alなどの多くの材料が使用可能である。また、非磁性
誘電体膜115には、SiO 2、Al23などが使用可
能であるが、大きな磁気抵抗変化を得られることからA
23が好適に用いられる。ここで示した磁気抵抗効果
膜は、膜面垂直方向に電流を流し、非磁性誘電体膜11
5中を電子がスピン依存トンネリングすることによって
生じる磁気抵抗を利用してこの磁気抵抗効果膜に記録さ
れた情報を読み出すものであるが、磁気抵抗変化は、非
磁性導体膜114と磁性体111,112との界面や各
磁性体111〜113中で起こるスピン依存散乱によっ
ても生じる。しかしながらスピン依存散乱による磁気抵
抗変化は、スピン依存トンネリングによる磁気抵抗変化
に比べると著しく小さいので、この磁気抵抗効果膜で観
察される磁気抵抗変化はスピン依存トンネリングによる
ものと考えてよく、スピン依存散乱による磁気抵抗変化
は無視できる。
Various materials are used for the non-magnetic conductor film 114.
Can be used, for example, Pt, Au, Ag, Ru, Z
n, Si, In, Sn, Pb, Ta, Ti, W, Cu,
Many materials such as Al can be used. Also non-magnetic
The dielectric film 115 has SiO 2, Al2O3Can be used
Although it is possible, it is possible to obtain a large magnetoresistance change.
l2O3Is preferably used. Magnetoresistance effect shown here
The film allows a current to flow in the direction perpendicular to the film surface, and the non-magnetic dielectric film 11
By spin-dependent tunneling of electrons in 5
It is recorded on this magnetoresistive film using the generated magnetoresistance.
However, the magnetoresistance change is non-
The interface between the magnetic conductor film 114 and the magnetic bodies 111 and 112, and
Due to the spin-dependent scattering that occurs in the magnetic substances 111 to 113,
Even happens. However, the magnetic resistance due to spin-dependent scattering
Anti-change is magneto-resistance change due to spin-dependent tunneling
It is significantly smaller than
Inferred magnetoresistance change is due to spin-dependent tunneling
It can be thought that it is a thing, and the magnetoresistance change due to spin-dependent scattering
Can be ignored.

【0027】ところで、希土類金属−遷移金属合金を用
いた磁気抵抗効果膜は、遷移金属のみを用いた磁気抵抗
効果膜に比べると、磁気抵抗変化率が小さい。これは、
非磁性誘電体膜との界面にある希土類金属が大きなスピ
ン分極率を持たないことが原因であると考えられる。そ
こで特開2000-306374号公報で提案されているように、
希土類金属と遷移金属からなる磁性体にスピン分極率が
大きな磁性体(高スピン分極率磁性体)を交換結合さ
せ、磁気抵抗変化率を大きくすることが考えられる。ス
ピン分極率の大きな磁性体としては、FeやCo、ある
いはこれらの合金等の遷移金属が挙げられるが、特にF
eCo合金は大きなスピン分極率を持つので好ましい。
ただし遷移金属薄膜は垂直磁化を示さないので、垂直磁
化膜と交換結合させることにより磁化を膜面垂直方向に
向けるなどの対策が必要である。このような膜構成は、
本発明の磁気抵抗効果膜においても使用可能である。以
下、本発明に基づく磁気抵抗効果膜であってこのように
高スピン分極率磁性体が薄層として介在する磁気抵抗効
果膜について説明する。
By the way, the magnetoresistive effect film using the rare earth metal-transition metal alloy has a smaller magnetoresistive change rate than the magnetoresistive effect film using only the transition metal. this is,
It is considered that this is because the rare earth metal at the interface with the non-magnetic dielectric film does not have a large spin polarizability. Therefore, as proposed in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-306374,
It is possible to increase the magnetoresistance change rate by exchange-coupling a magnetic substance having a high spin polarizability (a magnetic substance having a high spin polarizability) with a magnetic substance composed of a rare earth metal and a transition metal. Examples of the magnetic substance having a large spin polarizability include transition metals such as Fe, Co, and alloys thereof.
The eCo alloy is preferable because it has a large spin polarizability.
However, since the transition metal thin film does not exhibit perpendicular magnetization, it is necessary to take measures such as directing the magnetization in the direction perpendicular to the film surface by exchange coupling with the perpendicular magnetization film. Such a film configuration is
It can also be used in the magnetoresistive film of the present invention. The magnetoresistive effect film according to the present invention, in which the high spin polarizability magnetic material is interposed as a thin layer, will be described below.

【0028】図2に示した磁気抵抗効果膜は、図1に示
す磁気抵抗効果膜において、非磁性誘電体膜115と第
3の磁性体113との間に高スピン分極率磁性体120
を配置したものである。一方、図3に示した磁気抵抗効
果膜は、図1に示す磁気抵抗効果膜において、第2の磁
性体112と非磁性誘電体膜115の間に高スピン分極
率磁性体119を配置したものである。このように高ス
ピン分極率磁性体は、非磁性誘電体膜115と磁性体1
12,113とのいずれかの界面に配置することができ
る。さらには、図4に示すように、非磁性誘電体膜11
5の上下両面に高スピン分極率磁性体119,120を
設けることができ、このように両面に高スピン分極率磁
性体を配置することにより、より大きな磁気抵抗変化を
得ることが可能である。
The magnetoresistive film shown in FIG. 2 is different from the magnetoresistive film shown in FIG. 1 in that the high spin polarizability magnetic substance 120 is provided between the non-magnetic dielectric film 115 and the third magnetic substance 113.
Is arranged. On the other hand, the magnetoresistive effect film shown in FIG. 3 is the same as the magnetoresistive effect film shown in FIG. 1, except that the high spin polarizability magnetic substance 119 is disposed between the second magnetic substance 112 and the non-magnetic dielectric film 115. Is. As described above, the high spin polarizability magnetic substance is used for the non-magnetic dielectric film 115 and the magnetic substance 1.
It can be placed at either interface with 12, 113. Further, as shown in FIG. 4, the non-magnetic dielectric film 11
The high spin polarizability magnetic materials 119 and 120 can be provided on the upper and lower surfaces of the magnetic field magnet No. 5, and by arranging the high spin polarizability magnetic materials on both surfaces in this way, a larger magnetoresistance change can be obtained.

【0029】ところでFe、CoあるいはFeCo合金
は、比較的大きな磁化を持つ。したがって、上記のよう
に非磁性誘電体膜界面に高スピン分極率磁性体を設ける
場合には、これらの磁性体が第2の磁性体112に及ぼ
す静磁結合力を無視することができない。この問題を解
決する方法として、非磁性誘電体膜に接して配置された
高スピン分極率磁性体に関して第2の磁性体に対して対
称な位置にさらに高スピン分極率磁性体を形成し、第2
の磁性体に対して相互に対称な位置に配置されたこれら
両方の高スピン分極率磁性体から互いに逆方向の静磁結
合力が第2の磁性体112に作用するようにし、見かけ
上、第2の磁性体112には静磁結合力が働いていない
ようにすることが可能である。以下、このように第2の
磁性体112に対して対称の位置に高スピン分極率磁性
体を配置した磁気抵抗効果膜について説明する。
By the way, Fe, Co or FeCo alloy has a relatively large magnetization. Therefore, when the high spin polarizability magnetic material is provided on the interface of the non-magnetic dielectric film as described above, the magnetostatic coupling force exerted by the magnetic material on the second magnetic material 112 cannot be ignored. As a method for solving this problem, a high spin polarizability magnetic body is formed at a position symmetrical with respect to the second magnetic body with respect to the high spin polarizability magnetic body arranged in contact with the non-magnetic dielectric film, Two
Of these high spin polarizability magnetic materials arranged at positions symmetrical to each other, the magnetostatic coupling forces in opposite directions act on the second magnetic material 112, and apparently It is possible to prevent the magnetostatic coupling force from acting on the second magnetic body 112. Hereinafter, the magnetoresistive effect film in which the high spin polarizability magnetic material is arranged at the symmetrical position with respect to the second magnetic material 112 will be described.

【0030】図5に示す磁気抵抗効果膜は、図2に示す
磁気抵抗効果膜において、非磁性導体膜114と第1の
磁性体111との間に高スピン分極率磁性体117を配
置したものであり、高スピン分極率磁性体117,12
0は第2の磁性体112に関して相互に対称の位置に存
在することになる。図6に示す磁気抵抗効果膜は、図3
に示す磁気抵抗効果膜において、非磁性導体膜114と
第2の磁性体112との間に高スピン分極率磁性体11
8を配置したものであり、高スピン分極率磁性体11
8,119は第2の磁性体112に関して相互に対称の
位置に存在することになる。さらに、図7に示す磁気抵
抗効果素子は、図4に示す磁気抵抗効果膜において、非
磁性導体膜114と第1の磁性体111との間に高スピ
ン分極率磁性体117を配置し、さらに、非磁性導体膜
114と第2の磁性体112との間に高スピン分極率磁
性体118を配置したものであり、高スピン分極率磁性
体117,118と高スピン分極率磁性体120,11
9とは、第2の磁性体112に関して相互に対称の位置
に存在することになる。
The magnetoresistive film shown in FIG. 5 is the same as the magnetoresistive film shown in FIG. 2, except that a high spin polarizability magnetic substance 117 is arranged between the non-magnetic conductor film 114 and the first magnetic substance 111. And the high spin polarizability magnetic materials 117, 12
0 exists in the mutually symmetrical position with respect to the second magnetic body 112. The magnetoresistive film shown in FIG.
In the magnetoresistive effect film shown in FIG. 1, the high spin polarization magnetic material 11 is provided between the non-magnetic conductor film 114 and the second magnetic material 112.
8 are arranged, and the high spin polarizability magnetic substance 11
8, 119 are located at positions symmetrical to each other with respect to the second magnetic body 112. Further, in the magnetoresistive effect element shown in FIG. 7, in the magnetoresistive effect film shown in FIG. 4, a high spin polarizability magnetic substance 117 is arranged between the non-magnetic conductor film 114 and the first magnetic substance 111, and A high spin polarization magnetic material 118 is disposed between the non-magnetic conductor film 114 and the second magnetic material 112, and the high spin polarization magnetic materials 117 and 118 and the high spin polarization magnetic materials 120 and 11 are provided.
9 means that the second magnetic body 112 exists at positions symmetrical to each other.

【0031】本発明の磁気抵抗効果膜では、第1の磁性
体111と第2の磁性体112の静磁結合力と、第3の
磁性体113と第2の磁性体112の静磁結合力とを逆
向きでほぼ同じ大きさにすること求められるが、これ
は、磁気抵抗効果膜の温度が変化してもそのバランスが
崩れないことが好ましい。そのような特性は、例えば、
第1の磁性体111と第3の磁性体113を全く同じよ
うに形成することで容易に実現できる。つまり同じ組成
の磁性体であれば磁化の温度変化は同じであるので、そ
れぞれの磁性体111,113と第2の磁性体112と
の静磁結合力は、温度が変化してもそのバランスは崩れ
ない。
In the magnetoresistive film of the present invention, the magnetostatic coupling force between the first magnetic body 111 and the second magnetic body 112 and the magnetostatic coupling force between the third magnetic body 113 and the second magnetic body 112. Although it is required that the values of and are approximately the same in the opposite direction, it is preferable that the balance be maintained even if the temperature of the magnetoresistive film changes. Such characteristics are, for example,
This can be easily realized by forming the first magnetic body 111 and the third magnetic body 113 in exactly the same manner. In other words, if the magnetic substances have the same composition, the temperature change of the magnetization is the same. Therefore, the magnetostatic coupling force between the magnetic substances 111 and 113 and the second magnetic substance 112 is balanced even if the temperature changes. It won't collapse.

【0032】また、本発明の磁気抵抗効果膜をメモリ素
子とし、この磁気抵抗効果膜(メモリ素子)に対して情
報を記録する手段と、磁気抵抗効果膜に記録された情報
を読み出す手段を備えることによって、書き込み時に必
要な電流が少なくて消費電力が小さなメモリを構成する
ことが可能である。ここで、情報を記録する手段として
は、配線に電流を流すことで生じる磁界が好適に用いら
れ、記録された情報を読み出す手段には、メモリ素子に
一定電流を流したときのこのメモリ素子の両端の電圧を
検出する回路が好適に用いられる。
Further, the magnetoresistive effect film of the present invention is used as a memory element, and means for recording information on the magnetoresistive effect film (memory element) and means for reading information recorded on the magnetoresistive effect film are provided. As a result, it is possible to configure a memory that consumes less current and requires less power during writing. Here, as a means for recording information, a magnetic field generated by passing a current through a wiring is preferably used, and as a means for reading the recorded information, a constant current is passed through the memory element. A circuit that detects the voltage at both ends is preferably used.

【0033】[0033]

【実施例】次に、本発明の磁気抵抗効果素子について、
実施例に基づいてさらに詳しく説明する。
EXAMPLES Next, regarding the magnetoresistive effect element of the present invention,
A more detailed description will be given based on examples.

【0034】(実施例1)図1に示した構成を有する磁
気抵抗効果膜を作成した。基板としてSiウエハ(シリ
コン基板)を用い、成膜容器中で、この基板上に、第3
の磁性体113として30nmの膜厚のTb20(Fe60
Co4080膜をスパッタ法により成膜し、さらにAl2
3ターゲットを用いて1.5nmの膜厚の非磁性誘電
体膜115をスパッタ法により成膜した。得られた膜を
酸素雰囲気中でプラズマ酸化し、非磁性誘電体膜115
において欠損している酸素原子を補うことで非磁性誘電
体膜115をAl23の組成にした後、再び十分に真空
引きを行い、第2の磁性体112として膜厚30nmの
Gd21(Fe60Co4079膜、非磁性導体膜114とし
て1.5nmの膜厚のAl膜、さらに第1の磁性体11
1として30nmの膜厚のTb20(Fe60Co40
80膜、保護膜として2nmのPt膜をスパッタ法により
順次形成した。ただし、第1の磁性体111と第3の磁
性体113の成膜中には基板に対して垂直方向に磁界を
印加しながら行い、これらの磁性体111,113が所
定方向に磁化するようにした。すなわち、第1の磁性体
111の成膜中に印加した磁界の方向と第3の磁性体1
13の成膜中に印加した磁界の方向は相互に反平行であ
って、その印加磁界の大きさは、第3の磁性体113の
磁化反転磁界よりも小さな値とした。このように成膜中
に磁界を印加することによって、第1の磁性体111と
第3の磁性体113の磁化方向を相互に反平行とするこ
とが可能であった。
(Example 1) A magnetoresistive film having the structure shown in FIG. 1 was prepared. A Si wafer (silicon substrate) is used as a substrate, and a third wafer is formed on the substrate in a film forming container.
As a magnetic substance 113 of Tb 20 (Fe 60
Co 40 ) 80 film is formed by the sputtering method, and further Al 2
A nonmagnetic dielectric film 115 having a film thickness of 1.5 nm was formed by a sputtering method using an O 3 target. The obtained film is plasma-oxidized in an oxygen atmosphere to obtain a non-magnetic dielectric film 115.
After making the non-magnetic dielectric film 115 to have a composition of Al 2 O 3 by compensating for the oxygen atoms that are deficient in, the second magnetic body 112 is evacuated sufficiently to form Gd 21 ( Fe 60 Co 40 ) 79 film, an Al film having a thickness of 1.5 nm as the non-magnetic conductor film 114, and the first magnetic body 11
1 as Tb 20 (Fe 60 Co 40 ) with a film thickness of 30 nm
An 80 film and a 2 nm Pt film as a protective film were sequentially formed by a sputtering method. However, during the film formation of the first magnetic body 111 and the third magnetic body 113, a magnetic field is applied in a direction perpendicular to the substrate so that the magnetic bodies 111 and 113 are magnetized in a predetermined direction. did. That is, the direction of the magnetic field applied during the film formation of the first magnetic body 111 and the third magnetic body 1
The directions of the magnetic fields applied during the film formation of 13 were antiparallel to each other, and the magnitude of the applied magnetic field was set to a value smaller than the magnetization reversal magnetic field of the third magnetic body 113. By applying a magnetic field during film formation in this way, it was possible to make the magnetization directions of the first magnetic body 111 and the third magnetic body 113 antiparallel to each other.

【0035】次に、このようにして得られた多層膜の上
部に0.5μm角のレジスト膜を形成し、ドライエッチ
ングによってレジストに覆われていない部分の多層膜を
除去した。エッチング後、100nmの膜厚のAl23
膜をスパッタ法によって成膜し、さらにレジストおよび
その上部のAl23膜を除去し、上部電極とSiウエハ
との間の電気絶縁を行うための絶縁膜を形成した。その
後、リフトオフ法によって上部電極をAl膜により作成
し、上部電極に覆われていない部分のAl23膜を一部
除去して測定回路を接続するための電極パットとして、
磁気抵抗効果膜を完成させた。
Next, a 0.5 μm square resist film was formed on the thus obtained multilayer film, and the multilayer film in a portion not covered with the resist was removed by dry etching. After etching, a 100 nm thick Al 2 O 3 film is formed.
A film was formed by a sputtering method, and the resist and the Al 2 O 3 film on the resist were removed to form an insulating film for electrically insulating the upper electrode and the Si wafer. After that, an upper electrode is formed by an Al film by a lift-off method, and an Al 2 O 3 film in a portion not covered by the upper electrode is partially removed to form an electrode pad for connecting a measurement circuit,
The magnetoresistive effect film was completed.

【0036】磁気抵抗効果膜の上部電極と下部電極(S
iウエハ)との間に定電流電源を接続して非磁性誘電体
膜115のAl23膜を電子がトンネルするように一定
電流を流し、磁気抵抗効果膜の膜面に垂直方向に磁界を
印加してその大きさと方向を変えることにより、磁気抵
抗効果膜の電圧の変化(磁気抵抗曲線)を測定した。た
だし、印加する磁界の大きさは、第1の磁性体111と
第3の磁性体113の磁化反転磁界よりも小さく、両磁
性体111,113の磁化方向は固定され、第2の磁性
体112の磁化方向のみ変化し得る大きさとした。この
測定結果によると、磁気抵抗効果膜にかかる電圧が下が
るときの外部印加磁界の大きさと上がるときの外部印加
磁界の大きさとの差はほとんど観察されなかった。すな
わちこの磁気抵抗効果膜では磁化反転に要する外部印加
磁界の大きさが磁化反転方向によって異なる現象が軽減
されていることが分かった。
The upper electrode and the lower electrode (S
A constant current power supply is connected between the i-wafer and the i-wafer) and a constant current is caused to flow so that electrons tunnel through the Al 2 O 3 film of the non-magnetic dielectric film 115, and a magnetic field is applied in a direction perpendicular to the film surface of the magnetoresistive film. Was applied to change the size and the direction, and the change in the voltage of the magnetoresistive film (magnetoresistance curve) was measured. However, the magnitude of the applied magnetic field is smaller than the magnetization reversal magnetic field of the first magnetic body 111 and the third magnetic body 113, the magnetization directions of both magnetic bodies 111 and 113 are fixed, and the second magnetic body 112 is fixed. The size is such that only the magnetization direction of can be changed. According to the measurement results, almost no difference was observed between the magnitude of the externally applied magnetic field when the voltage applied to the magnetoresistive film was lowered and the magnitude of the externally applied magnetic field when the voltage was increased. That is, it was found that in this magnetoresistive film, the phenomenon that the magnitude of the externally applied magnetic field required for magnetization reversal varies depending on the magnetization reversal direction.

【0037】(実施例2)図7に示した構成を有する磁
気抵抗効果膜を作成した。基板としてSiウエハ(シリ
コン基板)を用い、成膜容器中で、この基板上に、第3
の磁性体113として30nmの膜厚のTb20(Fe60
Co4080膜、高スピン分極率磁性体120として1n
mの膜厚のFe60Co40膜をスパッタ法により順次成膜
し、さらにAl23ターゲットを用いて1.5nmの膜
厚の非磁性誘電体膜115をスパッタ法により成膜し
た。得られた膜を酸素雰囲気中でプラズマ酸化し、非磁
性誘電体膜115において欠損している酸素原子を補う
ことで非磁性誘電体膜115をAl23の組成にした
後、再び十分に真空引きを行い、高スピン分極率磁性体
119として1nmの膜厚のFe60Co40膜、第2の磁
性体112として膜厚50nmのGd21(Fe60
4079膜、高スピン分極率磁性体118として1nm
のFe60Co40膜、非磁性導電体膜114として1.5
nmの膜厚のAl膜、高スピン分極率磁性体117とし
て1nmの膜厚のFe60Co40膜、さらに第1の磁性体
111として30nmの膜厚のTb20(Fe60Co40
80膜、保護膜として2nmのPt膜をスパッタ法により
順次形成した。
(Example 2) A magnetoresistive film having the structure shown in FIG. 7 was prepared. A Si wafer (silicon substrate) is used as a substrate, and a third wafer is formed on the substrate in a film forming container.
As a magnetic substance 113 of Tb 20 (Fe 60
Co 40 ) 80 film, 1 n as high spin polarizability magnetic substance 120
A Fe 60 Co 40 film having a film thickness of m was sequentially formed by a sputtering method, and a nonmagnetic dielectric film 115 having a film thickness of 1.5 nm was further formed by a sputtering method using an Al 2 O 3 target. The obtained film is plasma-oxidized in an oxygen atmosphere, and the non-magnetic dielectric film 115 is made to have a composition of Al 2 O 3 by supplementing oxygen atoms that are missing in the non-magnetic dielectric film 115. After vacuuming, an Fe 60 Co 40 film having a film thickness of 1 nm is formed as the high spin polarizability magnetic substance 119, and a Gd 21 (Fe 60 C film having a film thickness of 50 nm is formed as the second magnetic substance 112.
o 40 ) 79 film, 1 nm as high spin polarizability magnetic material 118
Fe 60 Co 40 film and non-magnetic conductor film 114 of 1.5
nm Al film, high spin polarizability magnetic substance 117 having a thickness of 1 nm Fe 60 Co 40 film, and first magnetic substance 111 having a thickness of 30 nm Tb 20 (Fe 60 Co 40 ).
An 80 film and a 2 nm Pt film as a protective film were sequentially formed by a sputtering method.

【0038】この際、第1の磁性体111と第3の磁性
体113の成膜中には基板に対して垂直方向に磁界を印
加しながら行い、これらの磁性体111,113が所定
方向に磁化するようにした。すなわち、第1の磁性体1
11の成膜中に印加した磁界の方向と第3の磁性体11
3の成膜中に印加した磁界の方向は相互に反平行であっ
て、その印加磁界の大きさは、第3の磁性体113の磁
化反転磁界よりも小さな値とした。このように成膜中に
磁界を印加することによって、第1の磁性体111と第
3の磁性体113の磁化方向を相互に反平行とすること
が可能であった。また、高スピン分極率磁性体120は
第3の磁性体113と、高スピン分極率磁性体117は
第1の磁性体111と、さらに高スピン分極率磁性体1
18,119と第2の磁性体112とそれぞれ交換結合
しており、各高スピン分極率磁性体117〜120の磁
化は膜面垂直方向に向いている。ここで、高スピン分極
率磁性体119,120は高い磁気抵抗変化率を得るた
めに形成されるものであるが、高スピン分極率磁性体1
17,118は、静磁結合力を調整するための磁性体層
であり、スピン分極率に影響を与えるものではない。
At this time, during the film formation of the first magnetic material 111 and the third magnetic material 113, a magnetic field is applied in a direction perpendicular to the substrate so that these magnetic materials 111 and 113 move in a predetermined direction. I tried to magnetize it. That is, the first magnetic body 1
Direction of magnetic field applied during film formation of 11 and third magnetic body 11
The directions of the magnetic fields applied during the film formation of No. 3 were antiparallel to each other, and the magnitude of the applied magnetic field was smaller than the magnetization reversal field of the third magnetic body 113. By applying a magnetic field during film formation in this way, it was possible to make the magnetization directions of the first magnetic body 111 and the third magnetic body 113 antiparallel to each other. Further, the high spin polarizability magnetic body 120 is the third magnetic body 113, the high spin polarizability magnetic body 117 is the first magnetic body 111, and the high spin polarizability magnetic body 1 is further.
18, 119 and the second magnetic body 112 are exchange-coupled with each other, and the magnetizations of the high spin polarizability magnetic bodies 117 to 120 are oriented in the direction perpendicular to the film surface. Here, the high spin polarizability magnetic materials 119 and 120 are formed in order to obtain a high magnetoresistance change rate.
Reference numerals 17 and 118 denote magnetic layers for adjusting the magnetostatic coupling force, and do not affect the spin polarizability.

【0039】次に、このようにして得られた多層膜の上
部に0.5μm角のレジスト膜を形成し、ドライエッチ
ングによってレジストに覆われていない部分の多層膜を
除去した。エッチング後、120nmの膜厚のAl23
膜をスパッタ法により成膜し、さらにレジストおよびそ
の上部のAl23膜を除去し、上部電極とSiウエハと
の間の電気絶縁を行うための絶縁膜を形成した。その
後、リフトオフ法によって上部電極をAl膜により作成
し、上部電極に覆われていない部分のAl23膜を一部
除去して測定回路を接続するための電極パットとして、
磁気抵抗効果膜を完成させた。
Next, a 0.5 μm square resist film was formed on the thus-obtained multilayer film, and the multilayer film in a portion not covered with the resist was removed by dry etching. After etching, 120 nm thick Al 2 O 3
A film was formed by a sputtering method, and the resist and the Al 2 O 3 film on the resist were removed to form an insulating film for electrically insulating the upper electrode and the Si wafer. After that, an upper electrode is formed by an Al film by a lift-off method, and an Al 2 O 3 film in a portion not covered by the upper electrode is partially removed to form an electrode pad for connecting a measurement circuit,
The magnetoresistive effect film was completed.

【0040】磁気抵抗効果膜の上部電極と下部電極(S
iウエハ)との間に定電流電源を接続して非磁性誘電体
膜115のAl23膜を電子がトンネルするように一定
電流を流し、磁気抵抗効果膜の膜面に垂直方向に磁界を
印加してその大きさと方向を変えることにより、磁気抵
抗効果膜の電圧の変化(磁気抵抗曲線)を測定した。た
だし、印加する磁界の大きさは、第1の磁性体111と
第3の磁性体113の磁化反転磁界よりも小さく、両磁
性体111,113の磁化方向は固定され、第2の磁性
体112の磁化方向のみ変化し得る大きさとした。この
測定結果によると、磁気抵抗効果膜にかかる電圧が下が
るときの外部印加磁界の大きさと上がるときの外部印加
磁界の大きさとの差はほとんど観察されなかった。すな
わちこの磁気抵抗効果膜では磁化反転に要する外部印加
磁界の大きさが磁化反転方向によって異なる現象が軽減
されていることが分かった。
The upper electrode and the lower electrode (S
A constant current power supply is connected between the i-wafer and the i-wafer) and a constant current is caused to flow so that electrons tunnel through the Al 2 O 3 film of the non-magnetic dielectric film 115, and a magnetic field is applied in a direction perpendicular to the film surface of the magnetoresistive film. Was applied to change the size and the direction, and the change in the voltage of the magnetoresistive film (magnetoresistance curve) was measured. However, the magnitude of the applied magnetic field is smaller than the magnetization reversal magnetic field of the first magnetic body 111 and the third magnetic body 113, the magnetization directions of both magnetic bodies 111 and 113 are fixed, and the second magnetic body 112 is fixed. The size is such that only the magnetization direction of can be changed. According to the measurement results, almost no difference was observed between the magnitude of the externally applied magnetic field when the voltage applied to the magnetoresistive film was lowered and the magnitude of the externally applied magnetic field when the voltage was increased. That is, it was found that in this magnetoresistive film, the phenomenon that the magnitude of the externally applied magnetic field required for magnetization reversal varies depending on the magnetization reversal direction.

【0041】(実施例3)Siウエハ上にトランジスタ
や配線層等を形成した後に実施例2で用いた膜構成の磁
気抵抗効果膜を成膜し、さらにそれを3行3列の9つの
メモリ素子に加工し、メモリセルアレイを構成した。メ
モリ素子への情報の記録は、導線に電流を流しそれによ
り発生する磁界によって行われる。記録磁界印加用の電
気回路を図8に、読み出し回路を図9に示す。図8及び
図9は、Siウエハを上から見た図に対応し、磁気抵抗
効果膜での磁化方向は、紙面に垂直な方向となる。実際
には、図8及び図9に示す構成は、多層配線技術によっ
てメモリセルアレイ内に重畳するように形成されるもの
である。
(Embodiment 3) After forming a transistor, a wiring layer, etc. on a Si wafer, a magnetoresistive effect film having the film structure used in Embodiment 2 is formed, and the magnetoresistive effect film is formed into 9 memories in 3 rows and 3 columns. The device was processed into a memory cell array. Information is recorded on the memory element by a magnetic field generated by passing an electric current through the conductive wire. An electric circuit for applying the recording magnetic field is shown in FIG. 8 and a read circuit is shown in FIG. 8 and 9 correspond to views of the Si wafer as viewed from above, and the magnetization direction in the magnetoresistive film is perpendicular to the paper surface. In practice, the configurations shown in FIGS. 8 and 9 are formed so as to overlap each other in the memory cell array by the multilayer wiring technique.

【0042】選択したメモリ素子(磁気抵抗効果膜)の
磁性膜の磁化を選択的に反転させる方法について説明す
る。
A method of selectively reversing the magnetization of the magnetic film of the selected memory element (magnetoresistive film) will be described.

【0043】図8に示すように、メモリセルアレイには
9個のメモリ素子(磁気抵抗効果膜)101〜109が
3×3に配列しており、メモリ素子の各行を挟むよう
に、行方向に伸びる第1の書き込み線311〜314が
設けられている。これらの書き込み線311〜314の
図示左端は共通に接続し、図示右端には、それぞれ、こ
れら書き込み線311〜314を電源411に接続する
ためのトランジスタ211〜214と、配線300に接
続するためのトランジスタ215〜218とが設けられ
ている。メモリ素子の各列を挟むように、列方向に伸び
る第2の書き込み線321〜324が設けられている。
これらの書き込み線321〜324の図示上端は共通に
接続し、図示下端には、書き込み線321〜324をそ
れぞれ接地するためのトランジスタ219〜222と、
配線300にそれぞれ接続するためのトランジスタ22
3〜226が設けられている。
As shown in FIG. 8, nine memory elements (magnetoresistive films) 101 to 109 are arranged in a 3 × 3 array in the memory cell array, and each row of memory elements is sandwiched in the row direction. First write lines 311 to 314 extending are provided. The left ends of the write lines 311 to 314 in the drawing are connected in common, and the right ends of the write lines 311 to 314 are connected to the transistors 300 to 211 for connecting the write lines 311 to 314 to the power supply 411 and the wiring 300, respectively. Transistors 215 to 218 are provided. Second write lines 321 to 324 extending in the column direction are provided so as to sandwich each column of memory elements.
The upper ends of the write lines 321 to 324 in the figure are connected in common, and the lower ends of the figure are transistors 219 to 222 for grounding the write lines 321 to 324, respectively.
Transistor 22 for connecting to each wiring 300
3 to 226 are provided.

【0044】ここで例えば、磁気抵抗効果膜105の磁
化を選択的に反転させる場合、トランジスタ212,2
17,225,220を導通状態にし、その他のトラン
ジスタは遮断状態にしておく。このようにすると電流は
書き込み線312,313,323,322を流れ、そ
れらの周りに磁界を誘起する。この状態では、磁気抵抗
効果膜105にのみ4本の書き込み線から同方向の磁界
が印加され、他の磁気抵抗効果膜には、同方向の磁界は
2本の書き込み線からしか印加されないか、さらには逆
方向の磁界が印加されて実効的に磁界が相殺されるかし
て、磁気抵抗効果膜105ほどには磁界が印加されない
ことになる。そこで、4本の書き込み線から同方向に磁
界が印加されたときの合成磁界がメモリ素子(磁気抵抗
効果膜)の磁性膜の磁化反転磁界よりもわずかに大きく
なるように調整しておけば、選択的に磁気抵抗効果膜1
05の磁化のみ反転させることが可能である。また、こ
こで述べたのとは上下逆方向の磁界を磁気抵抗効果膜1
05に印加する場合は、トランジスタ213,216,
224,221を導通状態にし、その他のトランジスタ
は遮断状態にしておく。このようにすると電流は、書き
込み線312,313,323,322を上述とは逆の
方向に流れ、磁気抵抗効果膜105へは逆方向の磁界が
印加される。したがって、磁気抵抗効果膜105には二
値の情報のうち上述とは異なるものが記録されることに
なる。
Here, for example, when the magnetization of the magnetoresistive effect film 105 is selectively reversed, the transistors 212 and 2 are used.
17, 225 and 220 are turned on, and the other transistors are turned off. In this way current flows through the write lines 312, 313, 323, 322 and induces a magnetic field around them. In this state, magnetic fields in the same direction are applied to the magnetoresistive effect film 105 only from the four write lines, and magnetic fields in the same direction are applied to the other magnetoresistive effect films only from the two write lines. Further, a magnetic field in the opposite direction is applied to cancel the magnetic field effectively, so that the magnetic field is not applied as much as the magnetoresistive film 105. Therefore, if the combined magnetic field when magnetic fields are applied in the same direction from the four write lines is adjusted to be slightly larger than the magnetization reversal magnetic field of the magnetic film of the memory element (magnetoresistive film), Selective magnetoresistive film 1
Only the magnetization of 05 can be reversed. In addition, a magnetic field in the direction opposite to that described above is applied to the magnetoresistive film 1.
When applied to 05, transistors 213, 216, and
224 and 221 are turned on, and other transistors are turned off. By doing so, the current flows through the write lines 312, 313, 323, 322 in the opposite direction to the above, and the magnetic field in the opposite direction is applied to the magnetoresistive effect film 105. Therefore, binary information different from the above is recorded on the magnetoresistive film 105.

【0045】次に読み出し時の動作を説明する。図9に
示すように、各メモリ素子(磁気抵抗効果膜)101〜
109の一端には、それぞれ直列にそのメモリ素子を接
地するためのトランジスタ231〜239が形成されて
いる。ビット線331〜333は行ごとに設けられてお
り、ビット線331〜333の図示右端には、それぞ
れ、固定抵抗150を介してこれらビット線を電源41
2に接続するためのトランジスタ240〜242が設け
られている。ビット線331は磁気抵抗効果膜101〜
103の他端に接続し、ビット線332は磁気抵抗効果
膜104〜106の他端に接続し、ビット線333は磁
気抵抗効果膜107〜109の他端に接続する。ビット
線331〜333の図示左端は共通接続されて、これら
ビット線の電位と基準電圧Refとの差を増幅するセン
スアンプ500に接続している。さらに、ワード線34
1〜343が列ごとに設けられており、ワード線341
はトランジスタ231,234,237のゲートに接続
し、ワード線342はトランジスタ232,235,2
38のゲートに接続し、ワード線343はトランジスタ
233,236,239のゲートに接続している。
Next, the read operation will be described. As shown in FIG. 9, each memory element (magnetoresistive effect film) 101 to
Transistors 231 to 239 for grounding the memory element are formed in series at one end of 109, respectively. The bit lines 331 to 333 are provided for each row, and the bit lines 331 to 333 are connected to the right end of the bit lines 331 to 333 in the figure via a fixed resistor 150.
The transistors 240 to 242 are provided for connecting to 2. The bit line 331 is the magnetoresistive film 101-
The bit line 332 is connected to the other end of the magnetoresistive effect films 104 to 106, and the bit line 333 is connected to the other end of the magnetoresistive effect films 107 to 109. The left ends of the bit lines 331 to 333 in the drawing are commonly connected and connected to a sense amplifier 500 that amplifies the difference between the potential of these bit lines and the reference voltage Ref. In addition, the word line 34
1 to 343 are provided for each column, and the word line 341
Is connected to the gates of the transistors 231, 234, 237, and the word line 342 is connected to the transistors 232, 235, 2
38 and the word line 343 is connected to the gates of transistors 233, 236, 239.

【0046】ここで、例えば、磁気抵抗効果膜105に
記録された情報を読み出すことを考える。この場合、ト
ランジスタ235,241を導通状態とする。すると、
電源412、固定抵抗150及び磁気抵抗効果膜105
が直列に接続された回路となる。したがって、電源電圧
は、固定抵抗150の抵抗値と磁気抵抗効果膜105の
抵抗値との割合でそれぞれの抵抗に分圧される。電源電
圧は固定されているので、磁気抵抗効果膜の抵抗値が変
化するとそれにしたがって磁気抵抗効果膜にかかる電圧
は異なる。この電圧値をセンスアンプ500で読み出す
ことにより、磁気抵抗効果膜105に記録されている情
報を読み出すことができる。
Here, for example, it is considered to read out the information recorded on the magnetoresistive effect film 105. In this case, the transistors 235 and 241 are turned on. Then,
Power supply 412, fixed resistance 150, and magnetoresistive film 105
Are connected in series. Therefore, the power supply voltage is divided into respective resistances at a ratio of the resistance value of the fixed resistance 150 and the resistance value of the magnetoresistive effect film 105. Since the power supply voltage is fixed, when the resistance value of the magnetoresistive effect film changes, the voltage applied to the magnetoresistive effect film changes accordingly. By reading this voltage value with the sense amplifier 500, the information recorded in the magnetoresistive effect film 105 can be read.

【0047】図10は、このようなメモリ素子の1つ分
の周辺部分の立体構造を模式的に示している。ここで
は、図8及び図9における磁気抵抗効果膜105の近傍
が示されている。例えば、p型Si基板161に2つの
n型拡散領域162,163が形成されており、これら
の間に絶縁層323を介してワード線(ゲート電極)3
42が形成されている。コンタクトプラグ351を介し
てn型拡散領域162に接地線356を接続し、コンタ
クトプラグ352,353,354,357とローカル
配線358とを介してn型拡散領域163に磁気抵抗効
果膜105を接続する。磁気抵抗効果膜105は、さら
に、コンタクトプラグ355を介してビット線332に
接続されている。磁気抵抗効果膜105の横には、磁界
を発生させるための書き込み線322,323が配され
ている。
FIG. 10 schematically shows the three-dimensional structure of one peripheral portion of such a memory element. Here, the vicinity of the magnetoresistive film 105 in FIGS. 8 and 9 is shown. For example, two n-type diffusion regions 162 and 163 are formed on a p-type Si substrate 161, and a word line (gate electrode) 3 is interposed between them by an insulating layer 323.
42 is formed. The ground line 356 is connected to the n-type diffusion region 162 via the contact plug 351, and the magnetoresistive film 105 is connected to the n-type diffusion region 163 via the contact plugs 352, 353, 354, 357 and the local wiring 358. . The magnetoresistive effect film 105 is further connected to the bit line 332 via a contact plug 355. Next to the magnetoresistive film 105, write lines 322 and 323 for generating a magnetic field are arranged.

【0048】(実施例4)Siウエハ上にトランジスタ
や配線層等を形成した後に実施例2で用いた膜構成の磁
気抵抗効果膜を成膜し、さらにそれを3行3列の9つの
メモリ素子に加工し、メモリセルアレイを構成した。こ
のようなメモリセルアレイを含むこのメモリの回路構成
を図11に示す。このメモリでは、情報の記録は、所望
のメモリ素子に面内磁界と垂直磁界を印加して行われ
る。ここで面内磁界は、ビット線に電流を流して発生さ
せる。実施例3のメモリセルアレイでは、情報の書き込
みのための回路と読み出しのための回路が電気的には分
離していたのに対し、この実施例4に示すメモリセルア
レイでは、書き込みのための回路と読み出しのための回
路とがビット線を共有している。
(Embodiment 4) After forming a transistor, a wiring layer and the like on a Si wafer, a magnetoresistive effect film having the film structure used in Embodiment 2 is formed, and the magnetoresistive film is formed into 9 memories of 3 rows and 3 columns. The device was processed into a memory cell array. The circuit configuration of this memory including such a memory cell array is shown in FIG. In this memory, information recording is performed by applying an in-plane magnetic field and a vertical magnetic field to a desired memory element. Here, the in-plane magnetic field is generated by passing a current through the bit line. In the memory cell array of the third embodiment, the circuit for writing information and the circuit for reading are electrically separated, whereas the memory cell array of the fourth embodiment is different from the circuit for writing. The bit line is shared with the circuit for reading.

【0049】情報の記録を行うための構成として、図1
1に示すように、メモリセルアレイには9個のメモリ素
子(磁気抵抗効果膜)101〜109が3×3に配列し
ており、メモリ素子の各行を挟むように、列方向に伸び
る書き込み線611〜614が設けられている。これら
の書き込み線611〜614の図示上端は共通に接続
し、図示下端には、それぞれ、これら書き込み線611
〜614を電源411に接続するためのトランジスタ5
11〜514と、配線600に接続するためのトランジ
スタ515〜518とが設けられている。
FIG. 1 shows a configuration for recording information.
As shown in FIG. 1, nine memory elements (magnetoresistive effect films) 101 to 109 are arranged in a 3 × 3 array in the memory cell array, and write lines 611 extending in the column direction sandwiching each row of the memory elements. ~ 614 are provided. The upper ends of these write lines 611 to 614 are connected in common, and the lower ends of these lines are respectively connected to the write lines 611.
To transistor 614 for connecting ~ 614 to power supply 411
11 to 514 and transistors 515 to 518 for connecting to the wiring 600 are provided.

【0050】また、情報の読み出しを行うための構成と
して、各メモリ素子(磁気抵抗効果膜)101〜109
の一端には、それぞれ直列にそのメモリ素子を接地する
ためのトランジスタ531〜539が形成されている。
ビット線631〜633は行ごとに設けられており、ビ
ット線631〜633の図示右端には、それぞれ、固定
抵抗150を介してこれらビット線631〜633を電
源412に接続するためのトランジスタ540〜542
と、これらビット線631〜633を配線600に接続
するためのトランジスタ521〜523が設けられてい
る。ビット線631は磁気抵抗効果膜101〜103の
他端に接続し、ビット線632は磁気抵抗効果膜104
〜106の他端に接続し、ビット線633は磁気抵抗効
果膜107〜109の他端に接続する。ビット線631
〜633の図示左端は共通接続されるとともに、トラン
ジスタ551を介してこれらビット線の電位と基準電圧
Refとの差を増幅するセンスアンプ500に接続し、
またトランジスタ624を介して接地電位に接続してい
る。さらに、ワード線641〜643が列ごとに設けら
れており、ワード線641はトランジスタ531,53
4,537のゲートに接続し、ワード線642はトラン
ジスタ532,535,538のゲートに接続し、ワー
ド線643はトランジスタ533,536,539のゲ
ートに接続している。
As a structure for reading information, each memory element (magnetoresistive film) 101-109.
Transistors 531 to 539 for grounding the memory element are formed in series at one end of each.
Bit lines 631 to 633 are provided for each row, and transistors 540 to 540 for connecting these bit lines 631 to 633 to the power supply 412 via the fixed resistor 150 are provided at the right ends of the bit lines 631 to 633 in the figure, respectively. 542
And transistors 521 to 523 for connecting these bit lines 631 to 633 to the wiring 600. The bit line 631 is connected to the other ends of the magnetoresistive effect films 101 to 103, and the bit line 632 is connected to the magnetoresistive effect film 104.
To 106, and the bit line 633 is connected to the other ends of the magnetoresistive films 107 to 109. Bit line 631
The left ends of ˜633 in the drawing are connected in common, and are connected via a transistor 551 to a sense amplifier 500 that amplifies the difference between the potential of these bit lines and the reference voltage Ref.
Further, it is connected to the ground potential through the transistor 624. In addition, word lines 641 to 643 are provided for each column, and the word line 641 includes transistors 531 and 533.
The word line 642 is connected to the gates of the transistors 532, 535, 538, and the word line 643 is connected to the gates of the transistors 533, 536, 539.

【0051】選択したメモリ素子の磁性膜の磁化を選択
的に反転させる方法について説明する。例えば、磁気抵
抗効果膜105の磁化を選択的に反転させる場合、トラ
ンジスタ512,517,522,524を導通状態に
し、その他のトランジスタは遮断状態にしておく。この
ようにすると電流は、書き込み線612,613を流
れ、磁気抵抗効果膜105の膜面に対して垂直な方向に
磁界が印加される。さらに、ビット線632にも電流が
流れ、これによって発生する磁界は磁気抵抗効果膜10
5の膜面に対して面内方向に印加される。したがって磁
気抵抗効果膜105には膜面内方向の磁界と比較的大き
な膜面垂直方向の磁界とが印加されるので、磁気抵抗効
果膜105の磁化を反転することが可能である。その他
の磁気抵抗効果膜101〜104,106〜109につ
いては、磁気抵抗効果膜105に印加されるほどの磁界
は印加されないので、その磁化方向が反転しないように
することができる。結局、電流の大きさを適切に定める
ことによって、磁気抵抗効果膜105のみ磁化を反転さ
せることが可能となる。また、ここで述べたのとは上下
逆方向の磁界を磁気抵抗効果膜105に印加する場合
は、トランジスタ513,516,522,524を導
通状態にし、その他のトランジスタは遮断状態にしてお
く。このようにすると電流がビット線632を流れて磁
気抵抗効果膜105に対して膜面内方向に磁界が印加さ
れるとともに、書き込み線613,612を上述とは逆
の方向に電流が流れ、磁気抵抗効果膜105へは逆方向
の膜面垂直方向の磁界が印加される。したがって、磁気
抵抗効果膜105には二値の情報のうち上述とは異なる
ものが記録されることになる。
A method of selectively reversing the magnetization of the magnetic film of the selected memory element will be described. For example, in the case of selectively reversing the magnetization of the magnetoresistive effect film 105, the transistors 512, 517, 522, and 524 are turned on and the other transistors are turned off. By doing so, the current flows through the write lines 612 and 613, and a magnetic field is applied in a direction perpendicular to the film surface of the magnetoresistive effect film 105. Further, a current also flows through the bit line 632, and the magnetic field generated by the current flows in the magnetoresistive film 10.
It is applied in the in-plane direction to the film surface of No. 5. Therefore, since a magnetic field in the in-plane direction and a relatively large magnetic field in the direction perpendicular to the film plane are applied to the magnetoresistive effect film 105, the magnetization of the magnetoresistive effect film 105 can be reversed. Since no magnetic field is applied to the other magnetoresistive effect films 101 to 104 and 106 to 109 as much as that applied to the magnetoresistive effect film 105, the magnetization direction can be prevented from being reversed. After all, it is possible to reverse the magnetization of only the magnetoresistive film 105 by appropriately setting the magnitude of the current. Further, when a magnetic field in the direction opposite to that described above is applied to the magnetoresistive effect film 105, the transistors 513, 516, 522, and 524 are turned on, and the other transistors are turned off. By doing so, a current flows through the bit line 632 and a magnetic field is applied to the magnetoresistive effect film 105 in the in-plane direction, and at the same time, a current flows through the write lines 613 and 612 in the opposite direction to the above, and the magnetic field is applied. A magnetic field perpendicular to the film surface in the opposite direction is applied to the resistance effect film 105. Therefore, binary information different from the above is recorded on the magnetoresistive film 105.

【0052】次に読み出し時の動作を説明する。例え
ば、磁気抵抗効果膜105に記録された情報を読み出す
ものとする。この場合、トランジスタ535,541を
導通状態にする。すると電源412、固定抵抗150お
よび磁気抵抗効果膜105が直列に接続された回路とな
る。したがって、電源電圧は、固定抵抗150の抵抗値
と磁気抵抗効果膜105の抵抗値との割合でそれぞれの
抵抗に分圧される。電源電圧は固定されているので、磁
気抵抗効果膜の抵抗値が変化するとそれにしたがって、
磁気抵抗効果膜にかかる電圧は変化する。この電圧値を
センスアンプ500で読み出すことにより、磁気抵抗効
果膜105に記録されている情報を読み出すことができ
る。
Next, the operation at the time of reading will be described. For example, it is assumed that the information recorded on the magnetoresistive film 105 is read. In this case, the transistors 535 and 541 are turned on. Then, the power source 412, the fixed resistor 150, and the magnetoresistive film 105 are connected in series. Therefore, the power supply voltage is divided into respective resistances at a ratio of the resistance value of the fixed resistance 150 and the resistance value of the magnetoresistive effect film 105. Since the power supply voltage is fixed, if the resistance value of the magnetoresistive film changes,
The voltage applied to the magnetoresistive film changes. By reading this voltage value with the sense amplifier 500, the information recorded in the magnetoresistive effect film 105 can be read.

【0053】(比較例)図4に示す磁気抵抗効果膜にお
いて第1の磁性層を設けない構成の磁気抵抗効果膜を作
成した。基板としてSiウエハを用い、成膜容器中で、
この基板上に第3の磁性体113として30nmの膜厚
のTb20(Fe60Co4080膜、高スピン分極磁性体1
20として膜厚1nmのFe60Co40をスパッタ法によ
り順次成膜し、さらにAl23ターゲットを用いて1.
5nmの膜厚の非磁性誘電体膜115をスパッタ法によ
り成膜した。得られた膜を酸素雰囲気中でプラズマ酸化
し、非磁性誘電体膜115中で欠損している酸素原子を
補うことで非磁性誘電体膜115をAl23の組成にし
た後、再び十分に真空引きを行い、高スピン分極磁性体
119として膜厚1nmのFe60Co40膜、第2の磁性
体112として膜厚50nmのGd21(Fe60Co40
79膜、保護膜として2nmのPt膜をスパッタ法により
順次形成した。この際、第3の磁性体113の成膜は、
基板に対して垂直方向に第3の磁性体の保磁力よりも小
さな磁界を印加しながら行った。また、高スピン分極率
磁性体120は第3の磁性体113と、高スピン分極率
磁性体119は第2の磁性体112とそれぞれ交換結合
しており、各高スピン分極率磁性体119,120の磁
化は膜面垂直方向に向いている。ここで高スピン分極率
磁性体119,120は、高い磁気抵抗変化率を得るた
めに形成されるものである。
(Comparative Example) A magnetoresistive effect film having a structure in which the first magnetic layer was not provided in the magnetoresistive effect film shown in FIG. 4 was prepared. Using a Si wafer as a substrate, in a film forming container,
On this substrate, a Tb 20 (Fe 60 Co 40 ) 80 film having a film thickness of 30 nm was formed as the third magnetic body 113, and the high spin polarization magnetic body 1 was formed.
Fe 60 Co 40 having a film thickness of 1 nm was sequentially formed as a film 20 by a sputtering method, and further, by using an Al 2 O 3 target.
A nonmagnetic dielectric film 115 having a film thickness of 5 nm was formed by the sputtering method. The obtained film is plasma-oxidized in an oxygen atmosphere, and the non-magnetic dielectric film 115 is made to have a composition of Al 2 O 3 by supplementing oxygen atoms that are missing in the non-magnetic dielectric film 115. A high-spin-polarized magnetic substance 119 is made to have a film thickness of 1 nm by using a Fe 60 Co 40 film, and a second magnetic substance 112 is made to have a film thickness of 50 nm by using Gd 21 (Fe 60 Co 40 ).
A 79- nm film and a 2-nm Pt film as a protective film were sequentially formed by a sputtering method. At this time, the film formation of the third magnetic body 113 is
This was performed while applying a magnetic field smaller than the coercive force of the third magnetic body in the direction perpendicular to the substrate. Further, the high spin polarizability magnetic substance 120 and the high spin polarizability magnetic substance 119 are exchange-coupled with the third magnetic substance 113 and the second magnetic substance 112, respectively. Is oriented in the direction perpendicular to the film surface. Here, the high spin polarizability magnetic bodies 119 and 120 are formed to obtain a high magnetoresistance change rate.

【0054】次に、このようにして得られた多層膜の上
部に0.5μm角のレジスト膜を形成し、ドライエッチ
ングによってレジストに覆われていない部分の多層膜を
除去した。エッチング後、90nmの膜厚のAl23
をスパッタ法により成膜し、さらにレジストおよびその
上部のAl23膜を除去し、上部電極とSiウエハとの
間の電気絶縁を行うための絶縁膜を形成した。その後、
リフトオフ法によって上部電極をAl膜により作成し、
上部電極に覆われていない部分のAl23膜を一部除去
して測定回路を接続するための電極パットとして、比較
例の磁気抵抗効果膜を完成させた。
Next, a 0.5 μm square resist film was formed on the thus obtained multilayer film, and the multilayer film in a portion not covered with the resist was removed by dry etching. After etching, an Al 2 O 3 film having a thickness of 90 nm is formed by a sputtering method, and the resist and the Al 2 O 3 film on the upper part thereof are removed to electrically insulate the upper electrode from the Si wafer. The insulating film of was formed. afterwards,
The upper electrode is made of an Al film by the lift-off method,
The magnetoresistive film of the comparative example was completed as an electrode pad for connecting the measurement circuit by removing a part of the Al 2 O 3 film not covered by the upper electrode.

【0055】磁気抵抗効果膜の上部電極と下部電極(S
iウエハ)との間に定電流電源を接続して非磁性誘電体
膜115のAl23膜を電子がトンネルするように一定
電流を流し、磁気抵抗効果膜の膜面に垂直方向に磁界を
印加してその大きさと方向を変えることにより、磁気抵
抗効果膜の電圧の変化(磁気抵抗曲線)を測定した。こ
の測定結果によると、磁気抵抗効果膜にかかる電圧が下
がるときの外部印加磁界の大きさは、上がるときの外部
印加磁界の大きさよりも約1.5kA/m小さかった。
すなわちこの磁気抵抗効果膜では磁化反転に要する外部
印加磁界の大きさが磁化反転方向によって異なる現象が
軽減されていないことが分かった。
The upper electrode and the lower electrode (S
A constant current power supply is connected between the i-wafer and the i-wafer) and a constant current is caused to flow so that electrons tunnel through the Al 2 O 3 film of the non-magnetic dielectric film 115, and a magnetic field is applied in a direction perpendicular to the film surface of the magnetoresistive film. Was applied to change the size and the direction, and the change in the voltage of the magnetoresistive film (magnetoresistance curve) was measured. According to the measurement results, the magnitude of the externally applied magnetic field when the voltage applied to the magnetoresistive film is decreased is about 1.5 kA / m smaller than the magnitude of the externally applied magnetic field when the voltage is increased.
That is, it was found that the phenomenon in which the magnitude of the externally applied magnetic field required for the magnetization reversal differs depending on the magnetization reversal direction is not reduced in this magnetoresistive film.

【0056】[0056]

【発明の効果】以上説明したように本発明は、磁気抵抗
効果膜において、メモリ層として機能する第2の磁性体
の磁化の方向を反転するのに要する外部印加磁界の大き
さが磁化反転方向によって異なる現象を軽減できるとい
う効果がある。その結果、このような磁気抵抗効果膜を
用いることにより、情報の書き込みに際して必要な電流
を小さくでき、消費電力を抑えることができるメモリを
得ることができる。
As described above, according to the present invention, in the magnetoresistive effect film, the magnitude of the externally applied magnetic field required for reversing the magnetization direction of the second magnetic body functioning as a memory layer is the magnetization reversal direction. This has the effect of reducing the different phenomena. As a result, by using such a magnetoresistive film, it is possible to obtain a memory in which the current required for writing information can be reduced and the power consumption can be suppressed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施の一形態の磁気抵抗効果膜の構成
を示す模式断面図である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing the structure of a magnetoresistive effect film according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の磁気抵抗効果膜の膜構成の一例を示す
模式断面図である。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an example of a film configuration of a magnetoresistive effect film of the present invention.

【図3】本発明の磁気抵抗効果膜の膜構成の別の例を示
す模式断面図である。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing another example of the film configuration of the magnetoresistive effect film of the present invention.

【図4】本発明の磁気抵抗効果膜の膜構成のさらに別の
例を示す模式断面図である。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing still another example of the film configuration of the magnetoresistive effect film of the present invention.

【図5】本発明の磁気抵抗効果膜の膜構成のさらに別の
例を示す模式断面図である。
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing still another example of the film configuration of the magnetoresistive effect film of the present invention.

【図6】本発明の磁気抵抗効果膜の膜構成のさらに別の
例を示す模式断面図である。
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing still another example of the film configuration of the magnetoresistive effect film of the present invention.

【図7】本発明の磁気抵抗効果膜の膜構成のさらに別の
例を示す模式断面図である。
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing still another example of the film configuration of the magnetoresistive film of the present invention.

【図8】実施例3において用いられた情報を記録するた
めに印加する磁界を発生させるための回路を示す回路図
である。
FIG. 8 is a circuit diagram showing a circuit for generating a magnetic field applied to record information used in Example 3;

【図9】実施例3において用いられた記録された情報を
読み出すための回路を示す回路図である。
FIG. 9 is a circuit diagram showing a circuit for reading recorded information used in Example 3;

【図10】実施例3において形成されるメモリ素子を模
式的に示した断面図である。
FIG. 10 is a cross-sectional view schematically showing a memory element formed in Example 3.

【図11】実施例4におけるメモリの構成を示す回路図
である。
FIG. 11 is a circuit diagram illustrating a memory configuration according to a fourth exemplary embodiment.

【図12】(a)は磁気抵抗効果膜の磁化が平行な状態
を模式的に示す断面図、(b)は磁気抵抗効果膜の磁化
が反平行な状態を模式的に示す断面図である。
12A is a sectional view schematically showing a state where the magnetizations of the magnetoresistive effect film are parallel, and FIG. 12B is a sectional view schematically showing a state where the magnetizations of the magnetoresistive effect film are antiparallel. .

【図13】面内磁化膜を用いた従来の磁気抵抗効果膜に
おける記録再生原理を説明するための図であって、
(a)および(c)は、記録情報「1」の読み出しを行
う場合の磁化の状態を模式的に示す断面図、(b)およ
び(d)は、記録情報「0」の読み出しを行う場合の磁
化の状態を模式的に示す断面図である。
FIG. 13 is a diagram for explaining a recording / reproducing principle in a conventional magnetoresistive film using an in-plane magnetized film,
(A) and (c) are cross-sectional views schematically showing the state of magnetization when recording information "1" is read, and (b) and (d) are recording information "0". FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing the magnetized state of FIG.

【図14】垂直磁化膜を用いた磁気抵抗効果膜における
記録再生原理を説明するための図であって、(a)およ
び(c)は、記録情報「1」の読み出しを行う場合の磁
化の状態を模式的に示す断面図、(b)および(d)
は、記録情報「0」の読み出しを行う場合の磁化の状態
を模式的に示す断面図である。
FIG. 14 is a diagram for explaining a recording / reproducing principle in a magnetoresistive effect film using a perpendicular magnetization film, wherein (a) and (c) show the magnetization when reading recorded information “1”. Sectional drawing which shows a state typically, (b) and (d)
FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing a magnetization state when reading recorded information “0”.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11,21 磁性層(検出層) 12,22 非磁性層 13,23 磁性層(メモリ層) 101〜109 磁気抵抗効果膜 111 第1の磁性体 112 第2の磁性体 113 第3の磁性体 114 非磁性導体膜 114 非磁性誘電体膜 117〜120 高スピン分極率磁性体 123 絶縁膜 150 固定抵抗 161 p型Si基板 162,163 n型拡散領域 211〜226,231〜242,511〜518,5
21〜524,531〜542,551 トランジス
タ 300,600 配線 311〜314,321〜324,611〜614
書き込み線 331〜333,631〜633 ビット線 341〜343,641〜643 ワード線(ゲート
電極) 351〜355、357 コンタクトプラグ 356 接地線 358 ローカル配線 411,412 電源 500 センスアンプ
11, 21 Magnetic layer (detection layer) 12, 22 Non-magnetic layer 13, 23 Magnetic layer (memory layer) 101-109 Magnetoresistive effect film 111 First magnetic body 112 Second magnetic body 113 Third magnetic body 114 Non-magnetic conductor film 114 Non-magnetic dielectric film 117-120 High spin polarization magnetic substance 123 Insulating film 150 Fixed resistance 161 p-type Si substrate 162,163 n-type diffusion region 211-226, 231-242, 511-518,5
21-524, 531-542, 551 Transistor 300, 600 Wiring 311-314, 321-324, 611-614
Write lines 331 to 333, 631 to 633 Bit lines 341 to 343, 641 to 643 Word lines (gate electrodes) 351 to 355, 357 Contact plugs 356 Ground lines 358 Local wiring 411, 412 Power supply 500 Sense amplifier

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01F 10/16 H01F 10/30 10/30 10/32 10/32 H01L 27/10 447 H01L 27/105 G01R 33/06 R ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) H01F 10/16 H01F 10/30 10/30 10/32 10/32 H01L 27/10 447 H01L 27/105 G01R 33/06 R

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 垂直磁化を示す第1の磁性体と、非磁性
導体膜と、垂直磁化を示す第2の磁性体と、非磁性誘電
体膜と、垂直磁化を示す第3の磁性体とがこの順で積層
した構造を有し、 前記第1の磁性体の磁化と前記第3の磁性体の磁化とが
相互に反平行であり、前記第1の磁性体及び前記第3の
磁性体に比べ前記第2の磁性体は相対的に小さな磁化反
転磁界を有することを特徴とする磁気抵抗効果膜。
1. A first magnetic body exhibiting perpendicular magnetization, a non-magnetic conductor film, a second magnetic body exhibiting perpendicular magnetization, a non-magnetic dielectric film, and a third magnetic body exhibiting perpendicular magnetization. Has a structure laminated in this order, the magnetization of the first magnetic body and the magnetization of the third magnetic body are antiparallel to each other, and the first magnetic body and the third magnetic body The magnetoresistive film, wherein the second magnetic body has a relatively small magnetization reversal magnetic field as compared with the first magnetic body.
【請求項2】 前記第1の磁性体から前記第2の磁性体
に及ぼされる静磁結合力の大きさと、前記第3の磁性体
から前記第2の磁性体に及ぼされる静磁結合力の大きさ
が実質的に等しい、請求項1に記載の磁気抵抗効果膜。
2. The magnitude of the magnetostatic coupling force exerted from the first magnetic body to the second magnetic body and the magnetostatic coupling force exerted from the third magnetic body to the second magnetic body. The magnetoresistive effect film according to claim 1, wherein the sizes are substantially equal.
【請求項3】 前記第1の磁性体と前記非磁性導体膜と
の界面、前記第2の磁性体と前記非磁性導体膜との界
面、前記第2の磁性体と前記非磁性誘電体膜との界面、
および前記第3の磁性体と前記非磁性誘電体膜の界面の
少なくとも1箇所の界面にスピン分極率の大きい磁性体
が形成されている、請求項1または2に記載の磁気抵抗
効果膜。
3. The interface between the first magnetic body and the non-magnetic conductor film, the interface between the second magnetic body and the non-magnetic conductor film, the second magnetic body and the non-magnetic dielectric film. Interface with
The magnetoresistive film according to claim 1 or 2, wherein a magnetic substance having a high spin polarization is formed on at least one interface between the third magnetic substance and the nonmagnetic dielectric film.
【請求項4】 前記磁気抵抗効果膜の膜厚方向に関し
て、前記第2の磁性体に対して対称となるように複数の
前記スピン分極率の大きい磁性体が形成されている、請
求項3に記載の磁気抵抗効果膜。
4. The magnetic body having a large spin polarization is formed so as to be symmetric with respect to the second magnetic body in the film thickness direction of the magnetoresistive film. The magnetoresistive film described.
【請求項5】 前記第1の磁性体と前記第3の磁性体と
が同一の組成を有する請求項1乃至4のいずれか1項に
記載の磁気抵抗効果膜。
5. The magnetoresistive effect film according to claim 1, wherein the first magnetic body and the third magnetic body have the same composition.
【請求項6】 前記第1の磁性体と前記第3の磁性体の
形状および大きさが同じであり、かつ前記非磁性導体膜
と前記非磁性誘電体膜の膜厚が等しい、請求項1乃至5
のいずれか1項に磁気抵抗効果膜。
6. The first magnetic body and the third magnetic body have the same shape and size, and the nonmagnetic conductor film and the nonmagnetic dielectric film have the same film thickness. Through 5
The magnetoresistive effect film according to any one of 1 above.
【請求項7】 前記非磁性誘電体膜が酸化アルミニウム
からなる請求項1乃至6のいずれか1項に記載の磁気抵
抗効果膜。
7. The magnetoresistive film according to claim 1, wherein the non-magnetic dielectric film is made of aluminum oxide.
【請求項8】 前記第1の磁性体、前記第2の磁性体お
よび前記第3の磁性体は、いずれも、Gd、Dy、Tb
の中から選ばれる1種類以上の希土類金属元素とFe、
Co、Niから選ばれる1種類以上の遷移金属元素を主
成分とする、請求項1乃至6のいずれか1項に記載の磁
気抵抗効果膜。
8. The first magnetic body, the second magnetic body, and the third magnetic body are all Gd, Dy, and Tb.
One or more rare earth metal elements and Fe,
The magnetoresistive effect film according to claim 1, which comprises, as a main component, one or more kinds of transition metal elements selected from Co and Ni.
【請求項9】 前記スピン分極率の大きい磁性体はFe
とCoとの合金からなる請求項3または4に記載の磁気
抵抗効果膜。
9. The magnetic substance having a large spin polarization is Fe.
The magnetoresistive film according to claim 3, which is made of an alloy of Co and Co.
【請求項10】 垂直磁化を示す第1の磁性体と、非磁
性導体膜と、垂直磁化を示す第2の磁性体と、非磁性誘
電体膜と、垂直磁化を示す第3の磁性体とがこの順で積
層した構造を有し、前記第1の磁性体及び第3の磁性体
に比べ前記第2の磁性体は相対的に小さな磁化反転磁界
を有する磁気抵抗効果膜の製造方法であって、 一方向に磁界を印加しながら前記第1の磁性体及び前記
第3の磁性体の一方の磁性体を形成し、さらに、前記一
方の磁性体を形成する際に印加した磁界方向と反対方向
に磁界を印加しながら前記第1の磁性体及び前記第3の
磁性体の他方の磁性体を形成することを特徴とする、磁
気抵抗効果膜の製造方法。
10. A first magnetic body exhibiting perpendicular magnetization, a non-magnetic conductor film, a second magnetic body exhibiting perpendicular magnetization, a non-magnetic dielectric film, and a third magnetic body exhibiting perpendicular magnetization. Is a method of manufacturing a magnetoresistive effect film having a structure in which they are laminated in this order, and the second magnetic body has a relatively small magnetization reversal magnetic field as compared with the first magnetic body and the third magnetic body. And forming a magnetic body of one of the first magnetic body and the third magnetic body while applying a magnetic field in one direction, and further, a magnetic field direction opposite to that applied when the one magnetic body is formed. A method of manufacturing a magnetoresistive effect film, comprising forming the other magnetic body of the first magnetic body and the third magnetic body while applying a magnetic field in a direction.
【請求項11】 請求項1乃至10のいずれか1項に記
載の磁気抵抗効果膜と、前記磁気抵抗効果膜に記録を行
なう手段と、前記磁気抵抗効果膜に記録された情報を読
み出す手段と、を有することを特徴とするメモリ。
11. A magnetoresistive film according to claim 1, means for recording on the magnetoresistive film, and means for reading information recorded on the magnetoresistive film. A memory having:
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